專利名稱：多相料位傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量裝置，尤其是能對貯油罐內的原油、污水、泥沙進行全范圍測量的多相料位傳感器。

發(fā)明內容
為了克服現有的料位傳感器不能對多相物位進行測量的技術不足，本發(fā)明提供一種多相料位傳感器，該傳感器不僅能測出貯油罐中油水界面位置，而且能對原油、污水、泥沙的物位進行全范圍、高精度地測量。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是設有電容變送器、連接體，其技術特點是連接體外側設有內絕緣套，內絕緣套外側設有多節(jié)管狀金屬分極，相鄰的兩個分極之間設有絕緣層，所有的分極外側裹有外絕緣套，內絕緣套內腔設有電纜線，分極經電纜線與電容變送器電連接。內絕緣套的內腔設有模塊。模塊的作用是通過模塊和有限的幾根導線將所有金屬分極與電容變送器相聯接，并且在電容變送器的控制下實現對每節(jié)金屬分極的分時測量。模塊由多路模擬開關及移位寄存器組成，移位寄存器的數據輸出端與多路模擬開關的選通端電連接，多路模擬開關的輸出端分別與彼此相鄰的多個分極電連接，移位寄存器的控制端經電線與電纜線電連接。模塊還可由多路模擬開關及解碼器組成，多路模擬開關及解碼器相互電連接，解碼器的數據輸出端電連接到多路模擬開關的選通控制端，通過聯接必要的擴展芯片，解碼器可以與多個模擬開關相聯，多路模擬開關的輸出端分別接相鄰的多個分極，解碼器的控制端經電線與電纜線電連接。分極經電線與電纜線電連接。連接體為鋼性管。連接體還可為鋼索，內絕緣套由多節(jié)相串連的內絕緣管組成，內絕緣管的兩頭設有臼頭及臼碗，相鄰的兩節(jié)內絕緣管端部之間采用臼頭、臼碗式結構配合，臼頭及臼碗上分別加工有電纜孔和鋼索孔，若干根鋼索在內絕緣管內腔穿過鋼索孔將各節(jié)內絕緣管串聯在一起。每個分極可以經電線直接與電纜線電連接。本發(fā)明所有金屬分極組成主極，貯油罐的罐體為另一極，構成變介質電容，通過測量各分極與罐體之間的電容值，從而可判斷出該分極位置處的介質是什么物質，并且可準確地找到油水界面的位置。
本發(fā)明的有益效果是，可以準確、實時地測量出油水界面的位置，同時能對多相物質中原油、污水以及泥沙的物位進行全范圍測量，結構簡單，并且分極之間及主極與罐體之間不會因多相物料而短路。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖。
圖2是本發(fā)明第一個實施例的主極的局部縱剖面構造圖。
圖3是本發(fā)明第二、第三個實施例的主極的局部縱剖面構造圖。
圖4是第二個實施例中模塊的電路原理圖。
圖5是第二個實施例中模塊與電纜及分極的聯接關系示意圖。
圖6是第三個實施例中模塊的電路原理圖。
圖7是第三個實施例中模塊與電纜及分極的聯接關系示意圖。
圖中1.電容變送器，2.法蘭盤，3.上絕緣體，4.分極，5.外絕緣套，6.下絕緣體，7.電纜線，8.絕緣層，9.連接體，10.模塊，11.電線，12.內絕緣套，13.外絕緣套，14.解碼器，15.多路模擬開關，16.電容信號線，17.編碼信號線，18.電源線，19.電源地線，20.電容信號線，21.串行數據輸入線，22.串行時鐘線，23.電源線，24.電源線，25.移位寄存器，26.多路模擬開關，27.串行數據輸出線，C001、C002、C003、C011、C012、C013、C021、C022、C023為分極。
在圖2所示第一個實施例中，連接體(9)為柔性的鋼索，鋼索位于內絕緣套(12)內腔中，內絕緣套(12)由多節(jié)相串連的內絕緣管組成，內絕緣管的兩頭設有臼頭及臼碗，相鄰的兩節(jié)內絕緣管端部之間采用臼頭、臼碗式結構配合，臼頭及臼碗上分別加工有電纜孔和鋼索孔，若干根鋼索在內絕緣管內腔穿過鋼索孔將各節(jié)內絕緣管串聯在一起，在主極兩端將鋼索拉緊，并固定，從而使各節(jié)內絕緣管緊緊地卡連在一起。內絕緣套(12)上套有數量不少于九節(jié)的管狀金屬分極(4)，相鄰的兩個分極(4)之間設有絕緣層(8)，環(huán)繞分極(4)外側設有外絕緣套(13)，內絕緣套(12)的內腔中設有電纜線(7)，電纜線(7)的上端與電容變送器(1)電連接，電纜線(7)由多根電線組成，每根電線只與一個分極(4)相對應電連接，主極下端的下絕緣體(6)上固定有配重體，使柔性的主極始終處于垂直狀態(tài)。
其工作原理是，電容變送器(1)在微機的控制下，逐次與主極上的每個分極(4)接通，在接通一個分極(4)(如C001)的同時，與其它分極(4)(如C002、C003、C011、C012......C032、C033)保持斷開狀態(tài)，每個分極(4)接通后，由電容變送器(1)中的專用電容測試線路進行電容測量，測得的結果由電容變送器(1)記錄在內存中，待所有分極(4)的電容值測出以后，由電容變送器(1)對數據進行集中處理，對于每個分極(4)而言，由于形成電容的兩極(分極與倉壁)及其距離均已固定，所以，其測得的電容值僅僅取決于兩極之間介質的性質，具體來說，就是其中充填的是什么介質，及介質的介電系數(空氣、原油、污泥、水的相對介電系數分別為1.0，3.0-5.0，40-60，80)，同時，由于物料的分布有一定的連續(xù)性和相關性，所以，通過用相應的軟件對測得的各分極電容進行系統(tǒng)的分析和處理，即可得知物料在大罐中的分布。
在圖3、圖4、圖5所示的第二個實施例中，與第一個實施例相比連接體(9)的內絕緣套(12)內腔設有多個模塊(10)，每個模塊(10)與其周圍的數個分極(4)電連接，所有模塊(10)的控制端都依序共同接在電纜線(7)的幾根電線上，由于所有的模塊(10)都與電纜線(7)內相同的幾根電線相連，從而大大地減少了內絕緣套(12)內腔電纜線(7)內電線的根數。其具體的連接關系是每個模塊(10)由一個串行的編/解碼器(14)(如V05027等)和若干多路模擬開關(15)(如CD4066等)及必要的外圍輔助元件組成。解碼器(14)的數據輸出端電連接到多路模擬開關(15)的選通控制端，多路模擬開關(15)的輸出端分別接相鄰的各段金屬分極(4)，第一個多路模擬開關(15)接C001、C002、C003分極，第二個多路模擬開關(15)接C011、C012、C013，第三個多路模擬開關(15)接C021、C022、C023。每個模塊(10)另外分別引出四根線，分別與由電容變送器(1)連接過來的電纜線(7)內的四根電線上，它們分別是電容信號線(16)(與模塊內所有多路模擬開關的輸入端X、Y、Z相連)、編碼信號線(17)(與解碼器的數據輸入端相連)、電源線(18)(與模塊內所有集成塊的電源腳相連)、電源地線(19)(與模塊內所有集成塊的電源地腳相連)。
其具體的工作過程是，每個模塊(10)的編/解碼器(14)都有自己的唯一地址A1-A8，A1-A8可以預先通過接地、電源、懸空進行編碼。由電容變送器(1)送來的編碼信號包括8位地址和4位數據(以不同的脈沖占空比及組合來表示不同的邏輯狀態(tài))，如果通過編碼信號線(17)輸送的地址與某一模塊(10)內編碼器的地址相同，則編碼信號中的4位數據將鎖存到該模塊(10)的解碼器(14)的數據輸出端，進而輸出到多路模擬開關集成塊(15)的選通控制端，控制與其聯接的某一分極(4)(如C001)與電容信號線(16)實現電聯接，而其它分極(C002、C003、C011、C012、C013、C021、C022、C023)與電容信號線(16)仍保持斷開狀態(tài)，這樣，不同時段，通過編碼信號線(17)輸送不同的地址和數據，即可實現對所有分極(4)電容值的分別測量。從而測量出罐體內的油水界面及物位情況。本實施例所有模塊(10)的電容信號線(16)、編碼信號線(17)、電源線(18)及電源地線(19)都分別與電纜線(7)內的四根電線對應連接。
在圖3、圖6、圖7所示的第三個實施例中，與第二個實施例相比，模塊(10)由一個移位寄存器(25)(如74LS164)及若干個(如一個)多路模擬開關(26)(如4066)及必要的外圍輔助元件組成，移位寄存器(25)的數據輸出端(Q0-Q7)與多路模擬開關(26)的選通控制端(A、B、C)分別相連，三個模塊的多路模擬開關(26)的輸出端分別接相鄰的金屬分極C001、C002、C003，C011、C012、C013，C021、C022、C023，每個模塊(10)另外引出5根線分別與電容變送器(1)連接過來的電纜線(7)內相應的電線相連接，它們分別是電容信號線(20)(由多路模擬開關集成塊的輸入端X、Y、Z相連后引出)、串行數據輸入線(21)(由移位寄存器的串行數據輸入管腳引出)、串行時鐘線(22)(由移位寄存器的時鐘管腳引出)、電源線(23)(與模塊內所有集成塊的電源管腳相連)、電源地線(24)(與模塊內所有集成塊的電源地管腳相連)，另外，還有一條串行數據輸出線(27)，由移位寄存器(25)數據輸出端的Q2端引出，用于與下一個相鄰的模塊(10)中的移位寄存器(25)中串行數據輸入端的連接。本實施例中電纜線(7)只需包含5根電線(11)即可對所有的分極進行選通控制。
其具體的工作過程是，對于串行的所有模塊(10)，時鐘輸入每一次跳變，其數據輸入端的數據將移動到Q0并鎖存，同時，Q0的數據移位到Q1并鎖存，依次類推。因此，如果該系統(tǒng)一共連接n個分極(C001、C002、C003、C011、C012......、C0n2、C0n3......、Cn03)，在由3n個時鐘脈沖形成的循環(huán)周期里，只有一位選通數據為“1”，其余分極與電容信號線保持斷開狀態(tài)，這樣，通過電容變送器(1)內專用的測試線路，就會依次完成對所有分極(4)電容信號的測量。
本發(fā)明連接體(9)還可以為鋼性結構，即連接體(9)為一根鋼性管，鋼性管外側設有內絕緣套(12)，電纜線(7)位于鋼性管的內腔，鋼性的主極下端勿需配重體。
權利要求
1.一種多相料位傳感器，設有電容變送器、連接體，其特征在于連接體外側設有內絕緣套，內絕緣套外側設有多節(jié)管狀金屬分極，相鄰的兩個分極之間設有絕緣層，所有的分極外側裹有外絕緣套，內絕緣套內腔設有電纜線，分極經電纜線與電容變送器電連接。
2.根據權利要求1所述多相料位傳感器，其特征在所說的連接體內腔設有模塊。
3.根據權利要求2所述多相料位傳感器，其特征在所說的模塊由多路模擬開關及移位寄存器組成，移位寄存器的數據輸出端與多路模擬開關的選通端電連接，多路模擬開關的輸出端分別與彼此相鄰的多個分極電連接，移位寄存器的控制端經電線與電纜線電連接。
4.根據權利要求2所述多相料位傳感器，其特征在所說的模塊由多路模擬開關及解碼器相互電連接，解碼器的數據輸出端電連接到多路模擬開關的選通控制端，多路模擬開關的輸出端分別接相鄰的多個分極，解碼器的控制端經電線與電纜線電連接。
5.根據權利要求1所述多相料位傳感器，其特征在所說的分極經電線與電纜線電連接。
6.根據權利要求1或2所述多相料位傳感器，其特征在所說的連接體為一根鋼性管。
7.根據權利要求1或2所述多相料位傳感器，其特征在于所說的連接體為鋼索，內絕緣套由多節(jié)相串連的內絕緣管組成，內絕緣管的兩頭設有臼頭及臼碗，相鄰的兩節(jié)內絕緣管端部之間采用臼頭、臼碗式結構配合，臼頭及臼碗上分別加工有電纜孔和鋼索孔，若干根鋼索在內絕緣管內腔穿過鋼索孔將各節(jié)內絕緣管串聯在一起。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多相料位傳感器,屬于檢測裝置領域,其目的就在于提供一種傳感器,該傳感器不僅能測出貯油罐中油水界面位置,而且能對原油、污水、泥沙的物位進行全范圍、高精度地測量。設有電容變送器、連接體,其技術特點是連接體外側設有內絕緣套,內絕緣套外側設有多節(jié)管狀金屬分極,相鄰的兩個分極之間設有絕緣層,分極外側裹有外絕緣套,連接體內腔設有電纜線,分極經電纜線與電容變送器電連接。
文檔編號G01F23/26GK1375435SQ0211021
公開日2002年10月23日 申請日期2002年3月29日 優(yōu)先權日2002年3月29日
發(fā)明者王其明, 孫以澤, 王福文, 李春和, 李文琦, 胡廣東 申請人:威海海和科技有限責任公司